[发明专利]电化学装置用电解质、制备所述电解质的方法以及包含所述电解质的电化学装置

说明书

技术领域

本发明涉及电化学装置用电解质、制备所述电解质的方法以及包含所述电解质的电化学装置。

背景技术

本申请要求在2010年6月14日在韩国提交的韩国专利申请10-2010-0056062号的优先权，通过参考将其完整内容并入本文中。

另外，本申请要求在2011年6月14日在韩国提交的韩国专利申请10-2011-0057343号的优先权，通过参考将其完整内容并入本文中。

作为最具代表性的电化学装置的二次电池是将外部电能转换成化学能、储存所述电能并在需要时由所述化学能发电的装置。将二次电池或“可再充电的电池”设计为可再充电并使用多次。经常将铅酸电池、镍镉(NiCd)电池、镍氢(NiMH)电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池用作二次电池。与一次性原电池相比，二次电池具有更低的使用成本和更小的环境影响。

目前，在需要低功率的场所如用于帮助汽车发动机启动的装置、便携式装置、仪器和不间断电力供应系统中使用二次电池。无线通讯技术方面的最近发展导致便携式装置的普及化并产生将装置连接到无线网络上的趋势。结果，对二次电池的需求呈爆炸性增长。另外，为了防止环境污染，已经将混合动力车辆和电动车辆付诸实际使用，并通过将二次电池用于这些下一代车辆中，其降低了重量和成本并延长了电池的寿命以长期使用。

通常，大部分二次电池因其制造工艺而为圆柱形、棱柱形或袋型形状。即，典型地通过将由负极、正极和隔膜构成的电极组件插入圆柱形或棱柱形金属壳或由铝层压板制成的袋型壳体中，并将电解质注入所述电极组件中而制造二次电池。因此，圆柱形、棱柱形或袋型二次电池从根本上需要特定的空间以进行组装，这对于开发各种便携式装置是一种障碍。由此，需要一种形状易于改变的新型二次电池，以及特别地，具有高离子传导率而没有任何泄漏危险的电解质。

主要用于基于电化学反应的常规电化学装置的离子传导性有机电解质处于其中盐溶于非水有机溶剂中的液体形式。然而，使用处于液体形式的这种电解质造成电极材料劣化，提高有机溶剂蒸发的可能性，并造成安全问题，例如因高环境温度和升高的电池温度而造成燃烧和爆炸。泄露的危险和在实现各种电化学装置方面的困难是另外的安全问题。为了克服这种液体电解质的安全问题，已经提出了聚合物电解质如凝胶聚合物电解质和固体聚合物电解质。通常已知的是，电化学装置的安全性以液体电解质、凝胶聚合物电解质和固体聚合物电解质的顺序升高，但其性能以相同的顺序下降。已知的是，使用固体聚合物电解质的电化学装置因这些差的性能而尚未商业化。与液体电解质相比，凝胶聚合物电解质具有低的离子传导率、存在泄漏的危险并具有差的机械性能。

韩国未审查专利公开2008-33421号公开了一种电解质，其使用塑性晶体基质代替使用液体有机溶剂。所述电解质展示了可与液体电解质相比的离子传导率。然而，所述电解质因其类似于液体的流动性而展示非常差的机械性能。实际上，需要隔膜以在使用电解质的电池中防止短路。在一些情况中，考虑引入线性聚合物基质如聚环氧乙烷以改善塑性晶体基质电解质的机械强度。然而，即使在这些情况中，电解质仍不会具有足以代替隔膜的使用的机械性能，且因为使用了溶剂，所以存在必须添加另外的干燥工艺的问题。

由此，迫切需要开发一种使用塑性晶体基质电解质的固体电解质，其具有改善的机械性能并同时保持塑性晶体基质电解质的高离子传导率。

发明内容

技术问题

设计本发明以解决现有技术的问题，因此本发明的目的是提供一种具有高离子传导率并能够确保机械强度的塑性晶体基质电解质、以及制备所述电解质的方法。

技术方案

根据本发明的一方面，提供一种电化学装置用电解质，其包含掺杂有离子盐的塑性晶体基质电解质和交联的聚合物结构的复合物。

所述塑性晶体基质可以为例如丁二腈。

所述离子盐优选为锂盐。这种锂盐的实例包括双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂、双(全氟乙磺酰基)酰亚胺锂和四氟硼酸锂。

所述交联的聚合物结构可以通过具有两个以上官能团的单体的聚合而得到。所述具有两个以上官能团的单体可选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯。

或者，所述交联的聚合物结构可以通过所述具有两个以上官能团的单体和具有一个官能团的单体的共聚而得到。所述具有一个官能团的单体可选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙二醇甲基醚丙烯酸酯、乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、氯乙烯和氟乙烯。